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Solare Brennstoffe und Energiespeichermaterialien (Institut in Gründung)
Die direkte Erzeugung von Brennstoffen aus Sonnenlicht gehört zu den herausragenden Herausforderungen für eine nachhaltige Energietechnologie basierend auf regenerativen Primärenergieträgern. Mit einem derartigen Ansatz wären sowohl das inhärente Speicherproblem elektrischer Energie, verbunden mit der diskontinuierlichen Verfügbarkeit des Sonnenlichts, als auch die Sicherstellung mobiler Anwendungen (z. B. Luftverkehr) gewährleistet. Zu diesem Zweck verfolgt das Institut die Strategie, Wasserstoff in einem monolithischen Materialsystem zu erzeugen, bei dem der halbleitende Absorber und der Katalysator in einer Struktur integriert sind (HZB Report 2009). Dadurch ist die Energiewandlung von Licht in elektrische Energie über photonische Anregung des Halbleiters mit den katalytischen Vorgängen an der Elektrolyt-Elektroden-Grenzfäche zur Wandlung in speicherbare chemische Energie (Wasserstoff) direkt gekoppelt. Der erzeugte Wasserstoff kann dann mittels der bekannten Technologien (Druckgas, Liquid-H2, Metallhydrid, Konvertierung zu Methanol) gespeichert werden.
Das Verstehen und die Steuerung der entsprechenden Prozesse und ihrer Interaktion ist Ziel der wissenschaftlichen Arbeiten und Voraussetzung für eine ausreichend effiziente Wasserstoffentwicklung. Dies erfordert leistungsfähige Charakterisierungsmethoden in einem interaktiven breiten Forschungsansatz in den Disziplinen Photophysik, Oberflächen- und Materialchemie, Photoelektrochemie, Grenzflächen- und Oberflächenwissenschaften sowie Systemanordnungen.
